DE10134804A1 - Device for detecting the angle of rotation - Google Patents
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Abstract
Ein relativer Drehwinkel eines Drehkörpers (7) wird bezüglich eines Bezugswinkels gemessen. Eine Scheibe (5) dreht sich integral mit dem Drehkörper (7). Erste Öffnungen (11) sind um den gesamten Umfang der Scheibe (5) angeordnet und um einen vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet angeordnet. Ein erstes Erfassungselement (24) erfasst die ersten Öffnungen und erzeugt einen ersten binären Code. Zweite Öffnungen (13) sind konzentrisch zu den ersten Öffnungen angeordnet. Ein zweites Erfassungselement (25) erfasst die zweiten Öffnungen (13) und erzeugt einen zweiten binären Code. Eine CPU berechnet den relativen Drehwinkel des Drehkörpers (7) gemäß dem ersten binären Code und initialisiert den Bezugsdrehwinkel des Drehkörpers (7) gemäß dem zweiten binären Code. Wenn das erste Erfassungselement (24) den ersten binären Code erzeugt, bestimmt die CPU den Bezugswinkel, basierend auf einer Kombination aus dem ersten und zweiten binären Code, welche in einem ROM gespeichert sind.A relative angle of rotation of a rotating body (7) is measured with respect to a reference angle. A disc (5) rotates integrally with the rotating body (7). First openings (11) are arranged around the entire circumference of the disc (5) and spaced apart from one another by a predetermined distance. A first detection element (24) detects the first openings and generates a first binary code. Second openings (13) are arranged concentrically to the first openings. A second detection element (25) detects the second openings (13) and generates a second binary code. A CPU calculates the relative rotation angle of the rotating body (7) according to the first binary code and initializes the reference rotating angle of the rotating body (7) according to the second binary code. When the first detection element (24) generates the first binary code, the CPU determines the reference angle based on a combination of the first and second binary codes stored in a ROM.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Erfassung eines Drehwinkels, und genauer betrifft sie Vorrichtungen zur Erfassung des Drehwinkels eines Lenkrades eines Fahrzeugs.The present invention relates to devices for detecting an angle of rotation, and more particularly, it relates to devices for detecting the angle of rotation of a steering wheel of a vehicle.
Abb. 6 zeigt eine frühere Vorrichtung 51 zur Erfassung eines Drehwinkels. Die Vorrichtung 51 zur Erfassung eines Drehwinkels umfasst ein erstes Erfassungsteil 54 und ein zweites Erfassungsteil 55, die sich einander gegenüberliegen. Eine Drehscheibe 53 ist zwischen dem ersten und zweiten Erfassungsteil 54, 55 angeordnet und ist an einer Lenkspindel 52 befestigt. Eine Gruppe Öffnungen 56 ist an einem äußeren Umfangsbereich der Drehscheibe 53 angeordnet. Die Gruppe Öffnungen 56 wird dazu verwendet, einen relativen Winkel der Lenkspindel 52 oder den Winkel zu erfassen, um welchen die Drehscheibe 53 bezüglich einer Bezugsposition gedreht wird. Die Gruppe Öffnungen 56 ist entlang eines Kreises angeordnet, dessen Mittelpunkt dem Punkt 0 entspricht. Die Gruppe Öffnungen 56 umfasst eine Vielzahl von Öffnungen 56a, welche sich durch die Drehscheibe 53 erstrecken, und welche von angrenzenden Öffnungen 56a mit gleichen Abständen beabstandet sind. Wie in Abb. 8 gezeigt, ist die Umfangsabmessung W1 jeder Öffnung 56a gleich dem Abstand W2 zwischen angrenzenden Öffnungen 56a. Wie in den Abb. 6 und 7 gezeigt, erstreckt sich eine Öffnung 57 durch die Drehscheibe 53 hindurch und ist radial nach innen von der Gruppe Öffnungen 56 angeordnet. Dies bedeutet, dass die Öffnung 57 auf einem Kreis angeordnet ist, der koaxial zu dem Kreis liegt, entlang welchem die Öffnungen 56a angeordnet sind. Die Öffnung 57 wird dazu verwendet, die Bezugsposition der Drehscheibe 53 zu bestimmen. Fig. 6 shows a previous device 51 for detecting an angle of rotation. The device 51 for detecting an angle of rotation comprises a first detection part 54 and a second detection part 55 , which lie opposite one another. A turntable 53 is arranged between the first and second detection parts 54 , 55 and is fastened to a steering spindle 52 . A group of openings 56 is arranged on an outer peripheral region of the turntable 53 . The group of openings 56 is used to detect a relative angle of the steering shaft 52 or the angle through which the turntable 53 is rotated with respect to a reference position. The group of openings 56 is arranged along a circle, the center of which corresponds to the point 0. The group of openings 56 comprises a plurality of openings 56 a, which extend through the turntable 53 , and which are spaced from adjacent openings 56 a at equal distances. As shown in Fig. 8, the circumferential dimension W1 of each opening 56a is equal to the distance W2 between adjacent openings 56a . As shown in Figs. 6 and 7, an opening 57 extends through the turntable 53 and is located radially inward of the group of openings 56 . This means that the opening 57 is arranged on a circle which is coaxial to the circle along which the openings 56 a are arranged. The opening 57 is used to determine the reference position of the turntable 53 .
Das erste Erfassungsteil 54 umfasst ein erstes Licht ausstrahlendes Element 58a und ein zweites Licht ausstrahlendes Element 59a. Das erste und zweite Licht ausstrahlende Element 58a, 59a sind an Stellen angeordnet, die einer Bahn entsprechen, welche von der Gruppe Öffnungen 56 definiert wird, wenn sich die Drehscheibe 53 dreht. Das erste Teil 54 umfasst ein drittes Licht ausstrahlendes Element 60a, das an einer Stelle entsprechend einer Bahn angeordnet ist, die von der Öffnung 57 definiert wird, wenn sich die Drehscheibe 53 dreht. Das zweite Erfassungsteil 55 umfasst ein erstes Licht aufnehmendes Element 58b und ein zweites Licht aufnehmendes Element 59b, welche dem ersten Licht ausstrahlenden Element 58a und dem zweiten Licht ausstrahlenden Element 59a jeweils gegenüberliegen. Das zweite Erfassungsteil 55 umfasst ein drittes Licht aufnehmendes Element 60b, das dem dritten Licht ausstrahlenden Element 60a gegenüberliegt.The first detection part 54 comprises a first light-emitting element 58 a and a second light-emitting element 59 a. The first and second light emitting element 58 a, 59 a are arranged at locations which correspond to a path which is defined by the group of openings 56 when the turntable 53 rotates. The first part 54 comprises a third light-emitting element 60 a, which is arranged at a location corresponding to a path defined by the opening 57 when the turntable 53 rotates. The second detection part 55 comprises a first light-absorbing element 58 b and a second light-absorbing element 59 b, which are respectively opposite the first light-emitting element 58 a and the second light-emitting element 59 a. The second detection part 55 comprises a third light-receiving element 60 b, which lies opposite the third light-emitting element 60 a.
Das erste Licht ausstrahlende Element 58a und das erste Licht aufnehmende Element 58b bilden einen ersten Detektor 58. Auf die gleiche Weise bilden das zweite Licht ausstrahlende Element 59a und das zweite Licht aufnehmende Element 59b einen zweiten Detektor 59. Der erste und zweite Detektor 58, 59 bilden einen Drehwinkelsensor 61, welcher den Winkel erfasst, um welchen die Lenkspindel 52 oder die Drehscheibe 53 gedreht wird. Ferner bilden das dritte Licht ausstrahlende Element 60a und das dritte Licht aufnehmende Element 60b einen Bezugspositionssensor 60. Der Bezugspositionssensor 60 stellt fest, ob die Drehscheibe 53 an der Bezugsposition angeordnet ist.The first light emitting element 58 a and the first light receiving element 58 b form a first detector 58 . In the same way, the second light emitting element 59 a and the second light receiving element 59 b form a second detector 59 . The first and second detectors 58 , 59 form a rotation angle sensor 61 which detects the angle through which the steering spindle 52 or the turntable 53 is rotated. Furthermore, the third light-emitting element 60 a and the third light-receiving element 60 b form a reference position sensor 60 . The reference position sensor 60 determines whether the turntable 53 is located at the reference position.
Der erste Detektor 58 des Winkelsensors 61 erzeugt einen binären Code, der davon abhängt, ob die Drehscheibe 53 das erste Licht ausstrahlende Element 58a von dem ersten Licht aufnehmenden Element 58b abschirmt oder nicht. Ähnlich erzeugt der zweite Detektor 59 des Winkelsensors 61 einen binären Code abhängig davon, ob die Drehscheibe 53 das zweite Licht ausstrahlende Element 59a von dem zweiten Licht aufnehmenden Element 59b abschirmt oder nicht. So erzeugt der Drehwinkelsensor 61 einen Zwei-Bit-Code abhängig davon, ob jeder Detektor 58, 59 irgendeiner Öffnung 56a der Gruppe Öffnungen 56 gegenüberliegt.The first detector 58 of the angle sensor 61 generates a binary code which depends on whether the turntable 53 shields the first light-emitting element 58 a from the first light-receiving element 58 b or not. Similarly, the second detector 59 of the angle sensor 61 generates a binary code depending on whether the turntable 53 shields the second light-emitting element 59 a from the second light-receiving element 59 b or not. Thus, the angle of rotation sensor 61 generates a two-bit code depending on whether each detector 58 , 59 is opposite any opening 56 a of the group of openings 56 .
Der erste und zweite Detektor 58, 59 sind zueinander derart angeordnet, dass die Phase des von dem zweiten Detektor 59 ausgegebenen binären Codes von der Phase des von dem ersten Detektor 58 ausgegebenen binären Codes um einen Viertelkreis versetzt ist. Genauer, wenn der erste und zweite Detektor 58, 59 jeweils den Öffnungen 56a gegenüberliegen, wie in Abb. 8(a) gezeigt, erzeugt der Drehwinkelsensor 61 einen Zwei-Bit-Code "1.1". Wenn sich die Drehscheibe 53 aus diesem Zustand in eine durch den Pfeil der Abb. 8(a) angezeigte Richtung wegdreht, um das erste Licht ausstrahlende Element 58a von dem ersten Licht aufnehmenden Element 58b abzuschirmen, wie in Abb. 8(b) gezeigt, erzeugt der Drehwinkelsensor 61 einen Zwei- Bit-Code "0.1". Wenn sich die Drehscheibe 53 weiter in die gleiche Richtung dreht, um sowohl das erste als auch das zweite Licht ausstrahlende Element 58a, 59a von den zugehörigen Licht aufnehmenden Elementen 58b, 59b abzuschirmen, wie in Abb. 8(c) gezeigt, erzeugt der Drehwinkelsensor 61 einen Zwei-Bit-Code "0.0". Wenn sich die Drehscheibe 53 weiter in dieselbe Richtung dreht, um das zweite Licht ausstrahlende Element 59a von dem zweiten Licht aufnehmenden Element 59b abzuschirmen, wie in Abb. 8(d) gezeigt, erzeugt der Drehwinkelsensor 61 einen Zwei-Bit-Code "1.0". Wenn sich die Drehscheibe 53 weiter in dieselbe Richtung dreht, liegen der erste und zweite Detektor 58, 59 jeweils entsprechenden Öffnungen 56a gegenüber, wodurch somit der Zustand der Abb. 8(a) wiederhergestellt wird. Mit anderen Worten, wenn sich die Drehscheibe 53 in die von den Pfeilen der Abb. 8(a) bis 8(d) angezeigten Richtungen dreht, erzeugt der Drehwinkelsensor 61 hintereinander Zwei-Bit-Codes "1.1", "0.1", "0.0" und "1.0" wiederholt in dieser Reihenfolge. Wenn sich die Drehscheibe 53 in eine entgegengesetzte Richtung dreht, erzeugt der Drehwinkelsensor 61 hintereinander die Zwei-Bit-Codes in umgekehrter Reihenfolge.The first and second detectors 58 , 59 are arranged relative to one another such that the phase of the binary code output by the second detector 59 is offset by a quarter circle from the phase of the binary code output by the first detector 58 . More specifically, when the first and second detectors 58 , 59 each face the openings 56 a, as shown in Fig. 8 (a), the rotation angle sensor 61 generates a two-bit code "1.1". When rotary disk 53 from this state in a (a) indicated direction rotates away by the arrow of Fig. 8, radiating around the first light element, a shield 58 of the first light receiving element 58 b, as shown in Fig. 8 (b) shown, the rotation angle sensor 61 generates a two-bit code "0.1". When the turntable 53 continues to rotate in the same direction to shield both the first and second light emitting elements 58 a, 59 a from the associated light receiving elements 58 b, 59 b, as shown in Fig. 8 (c) , the rotation angle sensor 61 generates a two-bit code "0.0". If the turntable 53 continues to rotate in the same direction to shield the second light emitting element 59 a from the second light receiving element 59 b, as shown in Fig. 8 (d), the rotation angle sensor 61 generates a two-bit code " 1.0 ". If the turntable 53 continues to rotate in the same direction, the first and second detectors 58 , 59 are opposite respective openings 56a , thereby restoring the state of Fig. 8 (a). In other words, when the turntable 53 rotates in the directions indicated by the arrows in Figs. 8 (a) to 8 (d), the rotation angle sensor 61 sequentially generates two-bit codes "1.1", "0.1", "0.0 "and" 1.0 "repeated in that order. When the turntable 53 rotates in an opposite direction, the rotation angle sensor 61 sequentially generates the two-bit codes in reverse order.
Dementsprechend wird die Drehrichtung der Drehscheibe 53 in Übereinstimmung mit der Reihenfolge bestimmt, in welcher der Winkelsensor 61 die Zwei-Bit-Codes erzeugt. Ferner wird der Drehwinkel der Drehscheibe 53 auch in Übereinstimmung mit dem zur Änderung des Zwei-Bit-Codes erforderlichen Bewegungswinkel bestimmt. Dies bedeutet, dass wenn der Drehwinkelsensor 61 derart konfiguriert ist, dass er jedes Mal einen Zwei-Bit-Code erzeugt, wenn sich der Drehwinkel der Drehscheibe 53 um ein Grad ändert, die Auflösung der Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 51 ein Grad beträgt.Accordingly, the direction of rotation of the turntable 53 is determined in accordance with the order in which the angle sensor 61 generates the two-bit codes. Furthermore, the rotation angle of the turntable 53 is also determined in accordance with the movement angle required to change the two-bit code. This means that if the rotation angle sensor 61 is configured to generate a two-bit code each time the rotation angle of the turntable 53 changes by one degree, the resolution of the rotation angle detection device 51 is one degree.
Der Bezugspositionssensor 60 erzeugt einen binären Code abhängig davon, ob die Drehscheibe 53 das dritte Licht ausstrahlende Element 60a von dem dritten Licht aufnehmenden Element 60b abschirmt oder nicht. Genauer, wenn die Öffnung 57 zwischen dem dritten Licht ausstrahlenden Element 60a und dem dritten Licht aufnehmenden Element 60b angeordnet ist, erzeugt der Bezugspositionssensor 60 einen binären Code "1". Andernfalls erzeugt der Bezugspositionssensor 60 einen binären Code "0".The reference position sensor 60 generates a binary code depending on whether the turntable 53 shields the third light-emitting element 60 a from the third light-receiving element 60 b or not. More specifically, when the opening 57 is disposed between the third light emitting element 60 a and the third light receiving element 60 b, the reference position sensor 60 generates a binary code "1". Otherwise, the reference position sensor 60 generates a binary code "0".
Bei der Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 51, welche wie oben beschrieben konstruiert ist, wird der Betrieb durch den Bezugspositionssensor 60 initiiert. Genauer, wenn der Bezugspositionssensor 60 erfasst, dass die Öffnung 57 zwischen dem dritten Licht ausstrahlenden Element 60a und dem dritten Licht aufnehmenden Element 60b angeordnet ist, wird der entsprechende Winkel, um welchen die Drehscheibe 53 gedreht ist, als der Bezugswinkel definiert (der beispielsweise Null Grad beträgt). So wird ein Speicher der Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 51 initialisiert. Nachfolgend erzeugt der Drehwinkelsensor 61 einen Zwei-Bit-Code abhängig davon, ob jeder Detektor 58, 59 irgendeiner Öffnung 56a gegenüberliegt. Die Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 51 berechnet somit den Drehwinkel der Drehscheibe 53 bezüglich des Bezugswinkels in Übereinstimmung mit dem von dem Drehwinkelsensor 61 erzeugten Zwei-Bit-Code.In the rotation angle detection device 51 constructed as described above, the operation is initiated by the reference position sensor 60 . More specifically, when the reference position sensor 60 detects that the opening 57 is located between the third light emitting element 60 a and the third light receiving element 60 b, the corresponding angle through which the turntable 53 is rotated is defined as the reference angle (the e.g. zero degrees). A memory of the device for detecting the angle of rotation 51 is thus initialized. The rotation angle sensor 61 subsequently generates a two-bit code depending on whether each detector 58 , 59 is opposite any opening 56 a. The rotation angle detection device 51 thus calculates the rotation angle of the turntable 53 with respect to the reference angle in accordance with the two-bit code generated by the rotation angle sensor 61 .
Bei der Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 51 wird der Bezugswinkel der Drehscheibe 53 jedoch nur anhand der Position der Öffnung 57 bestimmt. Somit kann der Speicher der Vorrichtung zur. Erfassung des Drehwinkels 51 erst initialisiert werden, wenn die Drehscheibe 53 um im wesentlichen 360 Grad gedreht ist. Dies verkompliziert die Initialisierung.In the device for detecting the angle of rotation 51 , however, the reference angle of the turntable 53 is only determined on the basis of the position of the opening 57 . Thus, the memory of the device for. Detection of the angle of rotation 51 can only be initialized when the turntable 53 is rotated by essentially 360 degrees. This complicates the initialization.
Dementsprechend ist es ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels bereitzustellen, welche einen Speicher bezüglich eines Drehwinkels einer Drehscheibe leicht initialisiert.Accordingly, it is an object of the present invention, an apparatus to provide for detecting the angle of rotation, which a memory with respect to a Rotation angle of a turntable easily initialized.
Zum Erreichen des vorangehenden und anderer Ziele und in Übereinstimmung mit dem Zweck der vorliegenden Erfindung, liefert die Erfindung eine Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels. Ein relativer Drehwinkel eines Drehkörpers wird bezüglich eines Bezugswinkels gemessen. Die Vorrichtung umfasst eine Scheibe, eine erste Gruppe Öffnungen, ein erstes Erfassungselement, eine Rechnervorrichtung, eine zweite Gruppe Öffnungen, ein zweites Erfassungselement, einen Speicher und eine Bestimmungsvorrichtung. Die Scheibe ist koaxial mit dem Drehkörper ausgebildet. Die Scheibe dreht sich integral mit dem Drehkörper. Die erste Gruppe Öffnungen umfasst eine Vielzahl von Öffnungen, die um den gesamten Umfang der Scheibe angeordnet und mit einem vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet sind. Die Öffnungen der ersten Gruppe werden dazu verwendet, den relativen Drehwinkel zu erfassen. Das erste Erfassungselement erfasst Öffnungen der ersten Gruppe und erzeugt einen ersten binären Code. Die Rechnervorrichtung berechnet den relativen Drehwinkel des Drehkörpers in Übereinstimmung mit dem ersten binären Code. Die zweite Gruppe Öffnungen umfasst eine Vielzahl von Öffnungen, die konzentrisch zu der ersten Gruppe angeordnet sind. Die Öffnungen der zweiten Gruppe sind zueinander entsprechend einer vorbestimmten Anordnung angeordnet. Das zweite Erfassungselement erfasst die Öffnungen der zweiten Gruppe und erzeugt einen zweiten binären Code. Der Speicher speichert eine Kombination des ersten binären Codes und des zweiten binären Codes entsprechend den Winkeldaten. Die Bestimmungsvorrichtung bestimmt den Bezugswinkel in Übereinstimmung mit der Kombination aus dem ersten und zweiten binären Code, welche in dem Speicher gespeichert werden, wenn das erste Erfassungselement einen vorbestimmten binären Code erzeugt.To achieve the foregoing and other goals and in accordance with the Purpose of the present invention, the invention provides a detection device of the angle of rotation. A relative angle of rotation of a rotating body is relative to a Reference angle measured. The device comprises a disc, a first group Openings, a first detection element, a computing device, a second Group of openings, a second detection element, a memory and one Determining device. The disc is coaxial with the rotating body. The Disc rotates integrally with the rotating body. The first group includes openings a variety of openings arranged around the entire circumference of the disc and are spaced apart from each other by a predetermined distance. The openings The first group are used to measure the relative angle of rotation. The first detection element detects openings of the first group and generates one first binary code. The computing device calculates the relative angle of rotation of the Rotating body in accordance with the first binary code. The second group Openings includes a plurality of openings that are concentric with the first group are arranged. The openings of the second group correspond to each other a predetermined arrangement. The second detection element detects the Openings of the second group and generates a second binary code. The memory stores a combination of the first binary code and the second binary code according to the angle data. The determining device determines the Reference angle in accordance with the combination of the first and second binary code which is stored in memory when the first Detection element generates a predetermined binary code.
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgehen, die in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen zu sehen ist, welche beispielhaft die Prinzipien der Erfindung illustrieren.Further aspects and advantages of the invention will appear from the following Description emerge in conjunction with the accompanying drawings see, which exemplify the principles of the invention.
Die Erfindung ist zusammen mit ihren Zielen und Vorteilen am besten unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungen, zusammen mit den anliegenden Zeichnungen zu verstehen, bei welchen:The invention, along with its aims and advantages, is best understood Reference to the following description of the currently preferred Versions to be understood together with the attached drawings which:
Abb. 1 eine Perspektivansicht ist, die eine Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 1 is a perspective view showing a rotation angle detection device according to the present invention;
Abb. 2 eine Draufsicht ist, welche eine Drehscheibe der Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels der Abb. 1 zeigt; Fig. 2 is a plan view showing a turntable of the rotation angle detection device of Fig. 1;
Abb. 3 eine vergrößerte Draufsicht ist, welche einen Bereich der Drehscheibe der Abb. 2 zeigt; Figure 3 is an enlarged plan view showing a portion of the turntable of Figure 2;
Abb. 4 ein Blockdiagramm ist, das die elektrische Konfiguration der Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels der Abb. 1 zeigt; Fig. 4 is a block diagram showing the electrical configuration of the rotation angle detection device of Fig. 1;
Abb. 5 eine Bitabbildungstabelle ist, welche die binären Codes auflistet, die von den Erfassungsvorrichtungen der Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels der Abb. 1 erzeugt werden; Fig. 5 is a bit map table listing the binary codes generated by the detection devices of the rotation angle detection device of Fig. 1;
Abb. 6 eine Perspektivansicht ist, die eine Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels gemäß dem Stand der Technik zeigt; Fig. 6 is a perspective view showing a rotation angle detection device according to the prior art;
Abb. 7 eine Draufsicht ist, welche eine Drehscheibe der Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels der Abb. 6 zeigt; Fig. 7 is a plan view showing a turntable of the rotation angle detection device of Fig. 6;
Abb. 8(a) eine Draufsicht ist, welche einen Bereich der Drehscheibe der Abb. 7 in einem Drehwinkelerfassungszustand zeigt; Fig. 8 (a) is a plan view showing a portion of the turntable of Fig. 7 in a rotation angle detection state;
Abb. 8(b) eine Draufsicht ist, welche einen Bereich der Drehscheibe der Abb. 7 in einem anderen Drehwinkelerfassungszustand zeigt, wenn die Drehscheibe aus dem Zustand der Abb. 8(a) in die durch den Pfeil angezeigte Richtung gedreht ist; Fig. 8 (b) is a plan view showing a portion of the turntable of Fig. 7 in another rotation angle detection state when the turntable is rotated in the direction indicated by the arrow from the state of Fig. 8 (a);
Abb. 8(c) eine Draufsicht ist, welche einen Bereich der Drehscheibe der Abb. 7 in einem anderen Drehwinkelerfassungszustand zeigt, wenn die Drehscheibe aus dem Zustand der Abb. 8(b) in die durch den Pfeil angezeigte Richtung gedreht ist; Fig. 8 (c) is a plan view showing a portion of the turntable of Fig. 7 in another rotation angle detection state when the turntable is rotated in the direction indicated by the arrow from the state of Fig. 8 (b);
Abb. 8(d) eine Draufsicht ist, welche einen Bereich der Drehscheibe der Abb. 7 in einem anderen Drehwinkelerfassungszustand zeigt, wenn die Drehscheibe aus dem Zustand der Abb. 8(c) in die durch den Pfeil angezeigte Richtung gedreht ist. Fig. 8 (d) is a plan view showing a portion of the turntable of Fig. 7 in another rotation angle detection state when the turntable is rotated from the state of Fig. 8 (c) in the direction indicated by the arrow.
Eine Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 1 einer Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die Abb. 1 bis 5 beschrieben. Die Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 1 erfasst den Drehwinkel eines Fahrzeuglenkrades.An apparatus for detecting the rotation angle 1 of an embodiment according to the present invention will now be described with reference to Figs. 1 to 5. The device for detecting the angle of rotation 1 detects the angle of rotation of a vehicle steering wheel.
Die Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 51 umfasst einen Detektor 2, wie in Abb. 1 gezeigt, und einen Rechnerbereich 3, wie in Abb. 4 gezeigt. Der Detektor 2 erfasst den Drehwinkel des Lenkrades und erzeugt ein Erfassungssignal. Der Rechnerbereich 3 berechnet den Drehwinkel des Lenkrades in Übereinstimmung mit dem Erfassungssignal von dem Detektor 2.The device for detecting the angle of rotation 51 comprises a detector 2 , as shown in FIG. 1, and a computer area 3 , as shown in FIG. 4. The detector 2 detects the angle of rotation of the steering wheel and generates a detection signal. The computer area 3 calculates the rotation angle of the steering wheel in accordance with the detection signal from the detector 2 .
Wie in Abb. 1 gezeigt, umfasst der Detektor 2 eine Drehscheibe 5 und ein Erfassungselement 6. Die Drehscheibe 5 besteht aus undurchsichtigem Kunstharz. Die Drehscheibe 5 ist an einer Lenkspindel 7 befestigt. Die Drehscheibe 5 dreht sich somit um die Achse 0 integral mit der Lenkspindel 7.As shown in Fig. 1, the detector 2 comprises a turntable 5 and a detection element 6 . The turntable 5 is made of opaque synthetic resin. The turntable 5 is attached to a steering spindle 7 . The turntable 5 thus rotates about the axis 0 integrally with the steering spindle 7 .
Wie in den Abb. 1 und 2 gezeigt, umfasst die Drehscheibe 5 eine erste Gruppe Öffnungen 11, welche entlang eines Kreises mit einem vorbestimmten Radius bezüglich der Achse 0 angeordnet ist. Die erste Gruppe Öffnungen 11 umfasst eine Vielzahl von (in dieser Ausführung sechzig) Öffnungen 11a, welche sich durch die Drehscheibe 5 hindurch erstrecken. Die Öffnungen 11a sind voneinander mit gleichen Zwischenräumen beabstandet angeordnet. Wie in Abb. 3 gezeigt, weist jede Öffnung 11a eine im wesentlichen quadratische Form auf. Die Umfangsabmessung W1 jeder Öffnung 11a ist gleich dem Umfangsabstand W2 zwischen aneinander angrenzenden Öffnungen 11a.As shown in FIGS. 1 and 2, the turntable 5 comprises a first group of openings 11 which is arranged along a circle with a predetermined radius with respect to the axis 0. The first group of openings 11 comprises a plurality of (in this embodiment sixty) openings 11 a, which extend through the turntable 5 . The openings 11 a are spaced apart from one another with equal gaps. As shown in Fig. 3, each opening 11 a has a substantially square shape. The circumferential dimension W1 of each opening 11 a is equal to the circumferential distance W2 between adjacent openings 11 a.
Die Drehscheibe 5 umfasst eine zweite Gruppe Öffnungen 13. Die zweite Gruppe Öffnungen 13 ist entlang eines Kreises angeordnet, der radial nach innen von und koaxial mit dem Kreis angeordnet ist, entlang dessen die erste Gruppe Öffnungen 11 angeordnet ist. Die zweite Gruppe Öffnungen 13 umfasst eine Vielzahl von Öffnungen 13a, welche sich durch die Drehscheibe 5 hindurch erstrecken. Jede Öffnung 13a ist von einer angrenzenden Öffnung 13a mit einem vorbestimmten Zwischenraum beabstandet angeordnet. Genauer sind die Öffnungen 13a der zweite Gruppe Öffnungen 13 zueinander derart angeordnet, dass ein binärer Code, der einer Öffnung 13a entspricht, nicht einen binären Code stört, der einer anderen Öffnung 13a entspricht, wenn ein Bezugswinkel erfasst wird, wie später beschrieben werden wird.The turntable 5 comprises a second group of openings 13 . The second group of openings 13 is arranged along a circle which is arranged radially inward of and coaxially with the circle along which the first group of openings 11 is arranged. The second group of openings 13 comprises a plurality of openings 13 a, which extend through the turntable 5 . Each opening 13 a is spaced from an adjacent opening 13 a with a predetermined space. More specifically, the openings 13 a of the second group of openings 13 each arranged such that a binary code corresponding to an opening 13 a does not interfere with a binary code corresponding to another hole 13 a, when a reference angle is detected as described later will be.
Wie in Abb. 1 gezeigt, umfasst das Erfassungselement 6 ein erstes Erfassungsteil 14 und ein zweites Erfassungsteil 15, welche einander gegenüberliegen. Die Drehscheibe 5 ist zwischen dem ersten und zweiten Erfassungsteil 14, 15 angeordnet. Das erste und zweite Erfassungsteil 14, 15 sind an einem Tragelement (nicht gezeigt) befestigt, das um die Lenkspindel 7 herum angeordnet ist. Diese Struktur verhindert, dass sich das erste und zweite Erfassungsteil 14, 15 integral mit der Lenkspindel 7 drehen. Dementsprechend läuft der Umfang der Drehscheibe 5 zwischen dem ersten und zweiten Erfassungsteil 14, 15 durch, wenn sich die Drehscheibe 5 integral mit der Lenkspindel 7 dreht.As shown in Fig. 1, the detection element 6 comprises a first detection part 14 and a second detection part 15 , which are opposite to each other. The turntable 5 is arranged between the first and second detection parts 14 , 15 . The first and second detection parts 14 , 15 are fastened to a support element (not shown) which is arranged around the steering spindle 7 . This structure prevents the first and second detection parts 14 , 15 from rotating integrally with the steering shaft 7 . Accordingly, the periphery of the turntable 5 passes between the first and second detection parts 14 , 15 when the turntable 5 rotates integrally with the steering shaft 7 .
Das Erfassungselement 6 umfasst einen ersten bis achten photoelektrischen Sensor 16 bis 23. Genauer umfasst das erste Erfassungsteil 14 erste bis achte Licht ausstrahlende Elemente 16a, 17a, 18a, 19a, 20a, 21a, 22a, 23a und das zweite Erfassungsteil 15 umfasst erste bis achte Licht aufnehmende Elemente 16b, 17b, 18b, 19b, 20b, 21b, 22b, 23b. Dies bedeutet, dass die ersten bis achten Licht ausstrahlenden Elemente 16a bis 23a jeweils den ersten bis achten photoelektrischen Sensoren 16 bis 23 entsprechen. Auf dieselbe Weise entsprechen die ersten bis achten Licht aufnehmenden Elemente 16b bis 23b jeweils den ersten bis achten photoelektrischen Sensoren 16 bis 23.The detection element 6 comprises a first to eighth photoelectric sensor 16 to 23 . More precisely, the first detection part 14 comprises first to eighth light-emitting elements 16 a, 17 a, 18 a, 19 a, 20 a, 21 a, 22 a, 23 a and the second detection part 15 comprises first to eighth light-absorbing elements 16 b, 17 b, 18 b, 19 b, 20 b, 21 b, 22 b, 23 b. This means that the first to eighth light-emitting elements 16 a to 23 a correspond to the first to eighth photoelectric sensors 16 to 23, respectively. In the same way, the first to eighth light-receiving elements 16 b to 23 b correspond to the first to eighth photoelectric sensors 16 to 23, respectively.
Wie in den Abb. 1 und 3 gezeigt, sind der erste und zweite photoelektrische Sensor 16, 17 an Stellen angeordnet, die einer Bahn entsprechen, welche von der ersten Gruppe Öffnungen 11 gebildet wird, wenn sich die Drehscheibe 5 dreht. Der erste und zweite photoelektrische Sensor 16, 17 bilden ein Erfassungselement für einen relativen Winkel 24, welches den Winkel erfasst, um den die Lenkspindel 7 bezüglich eines Bezugswinkels gedreht ist. Der erste photoelektrische Sensor 16 erzeugt einen binären Code abhängig davon, ob die Drehscheibe 5 das erste Licht ausstrahlende Element 16a von dem ersten Licht aufnehmenden Element 16b abschirmt oder nicht. Auf dieselbe Weise erzeugt der zweite photoelektrische Sensor 17 einen binären Code abhängig davon, ob die Drehscheibe 5 das zweite Licht ausstrahlende Element 17a von dem zweiten Licht aufnehmenden Element 17b abschirmt oder nicht. Dies bedeutet, dass das Erfassungselement für den relativen Winkel 24 einen Zwei-Bit-Code abhängig davon erzeugt, ob jeder photoelektrische Sensor 16, 17 einer Öffnung 11a gegenüberliegend angeordnet ist. Der erste und zweite photoelektrische Sensor 16, 17 sind zueinander derart angeordnet, dass die Phase eines von dem zweiten photoelektrischen Sensor 17 erzeugten binären Codes von der Phase eines von dem ersten photoelektrischen Sensor 16 erzeugten binären Codes um einen Viertelkreis versetzt ist. Dementsprechend erzeugt das Erfassungselement für den relativen Winkel 24, wie die Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 51 des Standes der Technik, hintereinander Zwei-Bit-Codes, oder "1.1", "0.1", "0.0" und "1.0" wiederholt in dieser Reihenfolge, wenn sich die Drehscheibe 5 in der durch Pfeil F der Abb. 1 angezeigten Richtung dreht. Mit anderen Worten, jedes Mal, wenn ein Zwei-Bit-Code durch ein nachfolgendes Signal ersetzt wird, wird nur eine Zahl des Signals verändert. Dies bedeutet, dass die Zwei-Bit-Codes gemäß einem so genannten abwechselnden binären Codesystem erzeugt werden.As shown in Figs. 1 and 3, the first and second photoelectric sensors 16 , 17 are arranged at positions corresponding to a path formed by the first group of openings 11 when the turntable 5 rotates. The first and second photoelectric sensors 16 , 17 form a detection element for a relative angle 24 , which detects the angle through which the steering spindle 7 is rotated with respect to a reference angle. The first photoelectric sensor 16 generates a binary code depending upon whether the turntable 16 b shields or 5, the first light emitting element 16a of the first light-receiving element does not. In the same way, the second photoelectric sensor 17 generates a binary code depending on whether the turntable 5 shields the second light-emitting element 17 a from the second light-receiving element 17 b or not. This means that the detection element for the relative angle 24 generates a two-bit code depending on whether each photoelectric sensor 16 , 17 is arranged opposite an opening 11 a. The first and second photoelectric sensors 16 , 17 are arranged relative to one another such that the phase of a binary code generated by the second photoelectric sensor 17 is offset by a quarter circle from the phase of a binary code generated by the first photoelectric sensor 16 . Accordingly, the relative angle detection element 24 , such as the rotation angle detection device 51 of the prior art, sequentially generates two-bit codes, or "1.1", "0.1", "0.0" and "1.0" repeatedly in that order when the turntable 5 rotates in the direction indicated by arrow F of Fig. 1. In other words, every time a two-bit code is replaced by a subsequent signal, only a number of the signal is changed. This means that the two-bit codes are generated in accordance with a so-called alternating binary code system.
Ferner ist, wie in Abb. 3 gezeigt, der erste photoelektrische Sensor 16 von dem zweiten photoelektrischen Sensor 17 mit einem Winkelabstand von 7,5 Grad beabstandet.Furthermore, as shown in FIG. 3, the first photoelectric sensor 16 is spaced from the second photoelectric sensor 17 by an angular distance of 7.5 degrees.
Zusätzlich weist die erste Gruppe Öffnungen 11 dieser Ausführung sechzig Öffnungen 11a auf. Somit erzeugt das Erfassungselement für den relativen Winkel 24 jedes Mal einen Zwei-Bit-Code, wenn der Drehwinkel der Drehscheibe 5 um 1,5 Grad verändert wird.In addition, the first group of openings 11 of this embodiment has sixty openings 11 a. Thus, the relative angle detection element 24 generates a two-bit code every time the rotation angle of the turntable 5 is changed by 1.5 degrees.
Die dritten bis achten photoelektrischen Sensoren 18 bis 23 sind an Stellen angeordnet, die einer Bahn entsprechen, welche von der zweiten Gruppe Öffnungen 13 gebildet wird, wenn sich die Drehscheibe 5 dreht. Die dritten bis achten photoelektrischen Sensoren 18 bis 23 bilden ein Positionsdaten-Erfassungselement 25. Wie in Abb. 3 gezeigt, ist der dritte photoelektrische Sensor 18 auf dem Radius des ersten photoelektrischen Sensors 16 angeordnet. Der vierte photoelektrische Sensor 19 ist auf dem Radius des zweiten photoelektrischen Sensors 17 angeordnet. Die fünften bis achten photoelektrischen Sensoren 20 bis 23 sind in dieser Reihenfolge neben dem vierten photoelektrischen Sensor 19 angeordnet. In diesem Zustand sind die fünften bis achten Sensoren 20 bis 23 voneinander durch einen Umfangszwischenraum beabstandet, der gleich dem Umfangsabstand zwischen dem dritten photoelektrischen Sensor 18 und dem vierten photoelektrischen Sensor 19 ist. Die dritten bis achten photoelektrischen Sensoren 18 bis 23 erzeugen jeweils einen binären Code abhängig davon, ob die Drehscheibe 5 das zugehörige Licht ausstrahlende Element 18a bis 23a von dem Licht aufnehmenden Element 18b bis 23b abschirmt oder nicht. Dies bedeutet, dass das Positionsdaten-Erfassungselement 25 einen Sechs-Bit-Code abhängig davon erzeugt, ob jeder photoelektrische Sensor 18 bis 23 einer Öffnung 13a der zweiten Gruppe Öffnungen 13 gegenüberliegend angeordnet ist oder nicht. The third to eighth photoelectric sensors 18 to 23 are arranged at positions corresponding to a path formed by the second group of openings 13 when the turntable 5 rotates. The third to eighth photoelectric sensors 18 to 23 form a position data acquisition element 25 . As shown in FIG. 3, the third photoelectric sensor 18 is arranged on the radius of the first photoelectric sensor 16 . The fourth photoelectric sensor 19 is arranged on the radius of the second photoelectric sensor 17 . The fifth to eighth photoelectric sensors 20 to 23 are arranged next to the fourth photoelectric sensor 19 in this order. In this state, the fifth to eighth sensors 20 to 23 are spaced from each other by a circumferential gap that is equal to the circumferential distance between the third photoelectric sensor 18 and the fourth photoelectric sensor 19 . The third to eighth photoelectric sensors 18 to 23 each generate a binary code depending on whether the turntable 5 shields the associated light-emitting element 18 a to 23 a or not from the light-receiving element 18 b to 23 b. This means that the position data acquisition element 25 generates a six-bit code depending on whether or not each photoelectric sensor 18 to 23 is arranged opposite an opening 13 a of the second group of openings 13 .
Wie in Abb. 4 gezeigt, geben das Erfassungselement für den relativen Winkel 24 und das Positionsdaten-Erfassungselement 25 jeweils ein Signal an den Rechnerbereich 3 aus. Der Rechnerbereich 3 umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 3a, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 3b und einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 3c. Der ROM 3b speichert ein von der CPU 3a ausgeführtes Programm zur Berechnung des Drehwinkels der Drehscheibe 5. Der RAM 3c speichert vorübergehend den von der CPU 3a berechneten Wert. Der ROM 3b speichert auch Winkeldaten entsprechend jedem Drehwinkel. Die Winkeldaten umfassen die von den ersten bis achten photoelektrischen Sensoren 16 bis 23 dann erzeugten binären Codes, wenn das Erfassungselement für den relativen Winkel 24 erfasst, dass die Drehscheibe 5 bezüglich eines Bezugswinkels gedreht ist.As shown in FIG. 4, the detection element for the relative angle 24 and the position data detection element 25 each output a signal to the computer area 3 . The computer area 3 comprises a central processing unit (CPU) 3 a, a read-only memory (ROM) 3 b and a random access memory (RAM) 3 c. The ROM 3 b stores a program executed by the CPU 3 a for calculating the angle of rotation of the turntable 5 . The RAM 3 c temporarily stores the value calculated by the CPU 3 a. The ROM 3 b also stores angle data corresponding to each angle of rotation. The angle data include the binary codes generated by the first to eighth photoelectric sensors 16 to 23 when the detection element for the relative angle 24 detects that the turntable 5 is rotated with respect to a reference angle.
Die CPU 3a berechnet zuerst den Bezugswinkel und erhält dann einen von dem Bezugswinkel ausgehend gemessenen relativen Winkel.The CPU 3 calculates a first reference angle, and then obtains a starting reference angle measured by the relative angle.
Mit anderen Worten, die CPU 3a aktiviert zuerst das Erfassungselement für den relativen Winkel 24, um den Bezugswinkel zu bestimmen. Wenn das Erfassungselement für den relativen Winkel 24 den Zwei-Bit-Code "0.0" erzeugt, aktiviert die CPU 3a das Positionsdaten-Erfassungselement 25. Wenn das Erfassungselement für den relativen Winkel 24 den Zwei-Bit-Code "0.0" erzeugt, beträgt der Drehwinkel der Drehscheibe 5 Null Grad, sechs Grad, zwölf Grad usw., wie in Abb. 5 gezeigt. Dies bedeutet, dass der Bezugswinkel für die Drehscheibe 5 alle sechs Grad bezüglich Null Grad erfasst wird. Die CPU 3a berechnet dann den Bezugswinkel gemäß den von den dritten bis achten photoelektrischen Sensoren 18 bis 23 erzeugten binären Codes unter Bezugnahme auf die in dem ROM 3b gespeicherten Winkeldaten. Genauer werden die von den ersten bis achten photoelektrischen Sensoren 16 bis 23 erzeugten binären Codes als ein Acht-Bit-Code behandelt. In dem Acht-Bit-Code entsprechen die von dem Positionsdaten-Erfassungselement 25 erzeugten binären Codes oberen Stellen und die von dem Erfassungselement für den relativen Winkel 24 erzeugten binären Codes entsprechen unteren Stellen. Die CPU 3a wandelt den Acht-Bit-Code in eine Dezimalzahl um, wodurch eine Dezimalausgabe erhalten wird, wie in Abb. 5 gezeigt. Die in dem ROM 3b gespeicherten Winkeldaten umfassen einen Winkel entsprechend jedem Dezimalausgabewert. So bestimmt die CPU 3a den Bezugswinkel basierend auf der Dezimalausgabe unter Bezugnahme auf die Winkeldaten des ROM 3b. In dieser Ausführung beträgt der Bezugswinkel Null Grad, wenn die Dezimalausgabe "24" ist. Mit anderen Worten, wenn der von dem Erfassungselement für den relativen Winkel 24 erzeugte Zwei-Bit-Code "0.0" ist und der von dem Positionsdaten-Erfassungselement 25 erzeugte Sechs-Bit-Code "0.0.0.1.1.0" ist, bestimmt die CPU 3a, dass der Bezugswinkel Null Grad beträgt. Wenn irgendeine andere "0.0"-Position der Drehscheibe 5 erfasst wird, berechnet die CPU 3a in ähnlicher Weise den Bezugswinkel gemäß den von den ersten bis achten photoelektrischen Sensoren 16 bis 23 erzeugten binären Codes unter Bezugnahme auf die in dem ROM 3b gespeicherten Winkeldaten.In other words, the CPU 3 a first activates the sensing element for the relative angle of 24 to determine the reference angle. When the detection element for the relative angle 24 generates the two-bit code "0.0", the CPU 3 activates the a position data detection element 25th When the relative angle detection element 24 generates the two-bit code "0.0", the rotation angle of the turntable 5 is zero degrees, six degrees, twelve degrees, etc., as shown in Fig. 5. This means that the reference angle for the turntable 5 is detected every six degrees with respect to zero degrees. The CPU 3a then calculates the reference angle according to the binary code 18 to 23 generated by the third to eighth photo-electric sensors with reference to the b in the ROM 3 stored angle data. More specifically, the binary codes generated by the first to eighth photoelectric sensors 16 to 23 are treated as an eight-bit code. In the eight-bit code, the binary codes generated by the position data detection element 25 correspond to upper digits and the binary codes generated by the relative angle detection element 24 correspond to lower digits. The CPU 3a converts the eight-bit code into a decimal number, thereby obtaining a decimal dump, as shown in Fig. 5. The b stored in the ROM 3 include an angle corresponding to angle data each Dezimalausgabewert. Thus, the CPU 3 a determines the reference angle based on the decimal output with reference to the angle data of the ROM 3 b. In this embodiment, the reference angle is zero degrees when the decimal output is "24". In other words, if the two-bit code generated by the relative angle detection element 24 is "0.0" and the six-bit code generated by the position data detection element 25 is "0.0.0.1.1.0", the CPU determines 3 a that the reference angle is zero degrees. If any other is detected "0.0" position of the rotary disc 5, the CPU 3 calculates a the 16 to 23 generated by the first to eighth photo-electric sensors binary code with reference b in a similar manner to the reference angle according to the in the ROM 3 stored angle data ,
Wenn nachfolgend die Drehscheibe 5 aus der Bezugswinkelposition weggedreht wird, berechnet die CPU 3a einen relativen Winkel gemäß den von dem Erfassungselement für den relativen Winkel 24 erzeugten Zwei-Bit-Codes. Genauer ist, wie in Abb. 5 gezeigt, wenn die Drehscheibe 5 an einer Stelle angeordnet ist, die dem Bezugswinkel von Null Grad entspricht, der von dem Erfassungselement für den relativen Winkel 24 erzeugte Zwei-Bit-Code "0.0". Wenn somit der von dem Erfassungselement für den relativen Winkel 24 erzeugte Code in "0.1" geändert wird, bestimmt die CPU 3a, dass die Drehscheibe 5 um 1,5 Grad von dem Bezugswinkel gedreht ist. Dies bedeutet, dass die CPU 3a bestimmt, dass der relative Winkel oder der Drehwinkel der Drehscheibe 5 1,5 Grad beträgt.Subsequently, when the rotary disk 5 is rotated away from the reference angular position, the CPU 3 calculates a relative angle according to a two-bit code generated by the sensing element for the relative angle 24th More specifically, as shown in Fig. 5, when the turntable 5 is located at a position corresponding to the zero degree reference angle, the two-bit code "0.0" generated by the relative angle detection element 24 . Thus, when the code generated by the sensing element for the relative angle 24 in "0.1" is changed, the CPU 3 determines a, that the turntable 5 is rotated by 1.5 degrees from the reference angle. This means that the CPU 3a determines that the relative angle or the angle of rotation of the rotary disc 5 is 1.5 degrees.
Wenn der Betrieb der Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 1 beispielsweise durch Versorgung der Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 1 mit Strom initiiert wird, wird zuerst der Bezugswinkel der Drehscheibe 5 bestimmt. Genauer erfasst das Erfassungselement für den relativen Winkel 24, ob jeder photoelektrische Sensor 16, 17 einer Öffnung 11a der ersten Gruppe Öffnungen 11 gegenüberliegend angeordnet ist oder nicht. In diesem Zustand wird nur das Erfassungselement für den relativen Winkel 24 aktiviert und das Positionsdaten-Ertassungselement 25 wird deaktiviert. Wenn der von dem Erfassungselement für den relativen Winkel 24 erzeugte Zwei-Bit-Code "0.0" wird, wird das Positionsdaten-Erfassungselement 25 aktiviert, um den Bezugswinkel zu bestimmen. Mit anderen Worten, wenn ihr Betrieb initiiert wird, bestimmt die Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 1 zu Anfang den Bezugswinkel der Drehscheibe 5. Nach Vollendung des Initialisierungsschrittes, aktiviert die Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 1 nur das Erfassungselement für den relativen Winkel 24. Das Erfassungselement für den relativen Winkel 24 erzeugt so einen Zwei-Bit-Code abhängig davon, ob das Erfassungselement für den relativen Winkel 24 einer Öffnung 11a der ersten Gruppe Öffnungen 11 gegenüberliegend angeordnet ist. Die CPU 3a der Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 1 berechnet dann den relativen Winkel oder den Drehwinkel der Drehscheibe 5 bezüglich des in dem Initialisierungsschritt bestimmten Bezugswinkels, gemäß dem von dem Erfassungselement für den relativen Winkel 24 erzeugten Zwei-Bit-Code.When the operation of the apparatus is initiated to detect the rotational angle of 1, for example by supply of the device for detecting the rotational angle 1 with power, the reference angle of the turntable 5 is first determined. More precisely, the detection element for the relative angle 24 detects whether each photoelectric sensor 16 , 17 of an opening 11 a of the first group of openings 11 is arranged opposite or not. In this state, only the detection element for the relative angle 24 is activated and the position data detection element 25 is deactivated. When the two-bit code generated by the relative angle detection element 24 becomes "0.0", the position data detection element 25 is activated to determine the reference angle. In other words, when its operation is initiated, the device for detecting the angle of rotation 1 initially determines the reference angle of the turntable 5 . After completion of the initialization step, the device for detecting the rotation angle 1 only activates the detection element for the relative angle 24 . The detection element for the relative angle 24 thus generates a two-bit code depending on whether the detection element for the relative angle 24 of an opening 11 a of the first group of openings 11 is arranged opposite. The CPU 3a of the device for detecting the rotational angle 1 then calculates the relative angle or the angle of rotation of the rotary disc 5 with respect to the determined in the initialization reference angle, according to the two-bit code generated by the sensing element for the relative angle 24th
Mit anderen Worten, wenn die Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 1 einmal den Bezugswinkel der Drehscheibe 5 in dem Initialisierungsschritt bestimmt hat, wird der Drehwinkel der Drehscheibe 5 bezüglich des bestimmten Bezugswinkels berechnet.In other words, once the device for detecting the angle of rotation 1 has determined the reference angle of the turntable 5 in the initialization step, the angle of rotation of the turntable 5 is calculated with respect to the determined reference angle.
In der illustrierten Ausführung wird gezeigt, dass die Drehscheibe 5 sich alle sechs Grad der Drehung der Drehscheibe 5 an einer Bezugswinkel-Bestimmungsposition befindet. So beträgt der maximale Winkel, um den die Lenkspindel 7 gedreht werden muss, um den Bezugswinkel zu erfassen, sechs Grad. Dies bedeutet, dass der Bezugswinkel bestimmt wird, ohne dass die Lenkspindel 7 um einen relativ großen Winkel gedreht werden muss. Dies erleichtert es der Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 1, den Bezugswinkel der Drehscheibe 5 zu bestimmen, wenn ihr Betrieb initiiert wird, oder den Drehwinkel der Drehscheibe 5 zu initialisieren.In the illustrated embodiment, it is shown that the turntable 5 is at a reference angle determination position every six degrees of rotation of the turntable 5 . The maximum angle through which the steering spindle 7 must be rotated in order to detect the reference angle is six degrees. This means that the reference angle is determined without the steering spindle 7 having to be rotated through a relatively large angle. This makes it easier for the device for detecting the angle of rotation 1 to determine the reference angle of the turntable 5 when its operation is initiated or to initialize the angle of rotation of the turntable 5 .
Das Positionsdaten-Erfassungselement 25 wird nur aktiviert, wenn der Bezugswinkel der Drehscheibe 5 bestimmt ist. Dies bedeutet, dass das Positionsdaten- Ertassungselement 25 deaktiviert ist, wenn das Erfassungselement für den relativen Winkel 24 den Drehwinkel der Drehscheibe 5 bestimmt. Diese Struktur verringert den Energieverbrauch der Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 1.The position data acquisition element 25 is activated only when the reference angle of the turntable 5 is determined. This means that the position data detection element 25 is deactivated when the detection element for the relative angle 24 determines the angle of rotation of the turntable 5 . This structure reduces the energy consumption of the device for detecting the angle of rotation 1 .
Die Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 1 bestimmt, dass die Drehscheibe 5 in eine Bezugswinkel-Bestimmungsposition gedreht ist, wenn der von dem Erfassungselement für den relativen Winkel 24 erzeugte Zwei-Bit-Code "0.0" ist. Somit wird das Positionsdaten-Erfassungselement nur in diesem Zustand aktiviert, um den Bezugswinkel der Drehscheibe 5 zu berechnen. Mit anderen Worten, wenn der von dem Erfassungselement für den relativen Winkel 24 erzeugte Zwei-Bit-Code anders als "0.0" ist, und zwar beispielsweise "0.1", wird der Drehwinkel, oder der Bezugswinkel, der Drehscheibe 5 erfasst, ohne dass das Positionsdaten-Erfassungselement 25 aktiviert wird. Dementsprechend ist der Energieverbrauch der Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 1 im Vergleich zu dem Fall, wo das Positionsdaten- Erfassungselement 25 konstant aktiviert ist, um den Drehwinkel der Drehscheibe 5 zu erfassen, verringert.The rotation angle detection device 1 determines that the turntable 5 is rotated to a reference angle determination position when the two-bit code generated by the relative angle detection element 24 is "0.0". Thus, the position data acquisition element is activated only in this state in order to calculate the reference angle of the turntable 5 . In other words, if the two-bit code generated by the relative angle detection element 24 is other than "0.0", for example "0.1", the rotation angle, or the reference angle, of the turntable 5 is detected without this Position data acquisition element 25 is activated. Accordingly, the energy consumption of the device for detecting the rotation angle 1 is reduced compared to the case where the position data detection element 25 is constantly activated to detect the rotation angle of the turntable 5 .
Von der ersten und zweiten Gruppe Öffnungen 11 bis 13, liegt die erste Gruppe Öffnungen 11 am weitesten außen auf der Drehscheibe 5. Somit ist der Umfang des Kreises, entlang dessen die erste Gruppe Öffnungen 11 angeordnet ist, größer als derjenige der zweiten Gruppe 13. Diese Struktur erhöht die Anzahl der Öffnungen 11a der ersten Gruppe Öffnungen 11, die zur Bestimmung des relativen Winkels oder des Drehwinkels der Drehscheibe 5 eingesetzt werden. Dementsprechend ist die Auflösung der Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels 1 verbessert.Of the first and second group of openings 11 to 13 , the first group of openings 11 is located outermost on the turntable 5 . Thus, the circumference of the circle along which the first group of openings 11 is arranged is larger than that of the second group 13 . This structure increases the number of openings 11 a of the first group of openings 11 , which are used to determine the relative angle or the angle of rotation of the turntable 5 . The resolution of the device for detecting the angle of rotation 1 is accordingly improved.
Fachleuten sollte es klar sein, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen ausgeführt sein kann, ohne den Geist oder Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sollte es klar sein, dass die Erfindung in den nachfolgenden Formen ausgeführt sein kann.It should be apparent to those skilled in the art that the present invention can be used in many others specific forms can be carried out without the spirit or scope of the invention to leave. In particular, it should be understood that the invention can be seen in the following Shapes can be executed.
Obwohl die erste Gruppe Öffnungen 11 in der illustrierten Ausführung radial am weitesten außen angeordnet ist, kann auch die zweite Gruppe Öffnungen 13 am weitesten außen angeordnet sein. Dies bedeutet, dass die Positionen der ersten und zweiten Gruppe Öffnungen 11, 13 umgedreht werden können.Although the first group of openings 11 is located radially outermost in the illustrated embodiment, the second group of openings 13 may also be located outermost. This means that the positions of the first and second group of openings 11 , 13 can be reversed.
Daher sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungen als illustrativ und nicht begrenzend zu betrachten, und die Erfindung ist nicht auf die hier dargelegten Einzelheiten begrenzt, sondern kann innerhalb des Rahmens und in Äquivalenz zu den anhängenden Ansprüchen modifiziert werden.Therefore, the present examples and explanations are illustrative and not to be considered limiting, and the invention is not limited to those set forth here Details limited, but can be within the frame and in equivalence to the attached claims are modified.
Claims (9)
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